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📜  解决力学问题

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:57:36.911000             🧑  作者: Mango

解决力学问题

到现在为止，人们可能已经听说过牛顿运动定律。这些法律将帮助您解决机械问题。通常，力学问题不包括作用于单个项目的大量力。相反，它与许多物体的集合有关，除了感受引力外，它们还相互施加力。在这篇文章中，我们将研究各种机械问题解决策略。

在尝试回答力学问题时，请记住您可以选择组件的任何部分并将运动定律应用于该部分。您需要做的就是考虑由于装配的剩余部分而作用在“选定零件”上的所有力。为简单起见，我们将装配的选定组件称为“系统”，其余部分称为“环境”。

牛顿第一运动定律

该定律也称为惯性定律。如果物体上的净外力为零，则其加速度为零。只有当身体上有净外力时，加速度才能非零。

Σ F = 0

⇒ dv/dt = 0

其中，F 是力（F 的总和表示施加的净力），v 是物体的速度。

牛顿第一运动定律的应用：

  • 一个物体被抛到外太空，以零加速度沿同一方向移动，直到任何其他外部物体以某种力撞击它为止。
  • 只要没有净力作用，放在桌子上的一本书就会保持静止。
  • 由于惯性，马拉松运动员继续跑出终点线几米。

牛顿第二运动定律

该定律也称为动量定律。物体动量的变化率与所施加的力成正比，并且发生在力作用的方向上。

F = dp/dt

其中，dp 是动量随时间 dt 变化的变化。

牛顿第二运动定律的应用：

  • 在超市里推一个空的推车比推一个满载的推车更容易。更大的质量需要更多的动力来加速。
  • 物体从一定高度落下，由于所施加的重力，加速度会增加。

牛顿第三运动定律

该定律也称为作用定律和反应定律。每当一个物体对另一个物体施加力时，第二个物体对第一个物体施加相等且相反的力。

F A = -F B

F 12 = F 21

作用-反作用力

牛顿第三运动定律的应用：

  • 当我们拉动松紧带时，它会自动回到原来的位置。动作（施加的力）以能量的形式存储，并以相等且相反的力的反作用力释放。
  • 当火箭发射时，燃烧气体排出的力（作用）对火箭施加相等且相反的力（反应）并向上移动。

惯性

质量是完全取决于物体惯性的量。物体的惯性越大，它的质量就越大。粒子的质量越大，加速度越小，因此惯性越大。

摩擦

反对物体在另一个物体表面上的相对运动的性质称为摩擦力。

F = μ N

其中 μ 是摩擦系数，N 是法向力。

例如

  1. 行走时地面和鞋子之间的摩擦力可以防止我们滑倒。
  2. 如果没有摩擦，从电机到机器的皮带无法覆盖运动。

在通过任何与问题相关的牛顿运动定律之前。你必须对与之相关的所有概念有很强的掌控力。物理学是一门帮助我们了解世界的学科。你应该学习物理学，因为你正在帮助自己了解世界上不同的现象是如何发生的。牛顿运动定律最核心的秘密是自由体图（FBD），它可以帮助您非常轻松地解决问题。

自由体图 (FBD) 示例

示例问题

问题1：一名乘客坐在时速100公里的火车上打电话时，不小心将手机从窗户上掉了下来。不计空气摩擦，手机刚落地前的水平速度是多少？

回答：

问题 2：保持 1.5 kg 的球以 40 m/s 的恒定速度运动需要多大的净力？

回答：

问题3：一艘2000公斤的宇宙飞船以1200米/秒的恒定速度在太空中运动。什么是作用在飞船上的净力（没有重力作用在飞船上）。

回答：

问题4：静摩擦和动摩擦是什么意思？

回答：

问题 5：如果一辆质量为 200 kg 的汽车以 5 m/s 2的加速度运动，那么汽车的净力是多少？

回答：

问题6：击球手以20m/s的速度向投球手的方向直击球，球的初速度为12m/s。假设球的质量为0.10kg。确定球上动量的变化。

回答 ：

问题 7：在训练期间，一名警察用枪向木块发射了一颗子弹，现在一颗质量为 10 gm 的子弹以 400 m/s 的速度移动，在停止前穿透木块 4 cm。假设木块施加的力是均匀的，求力的大小？

解决方案：

问题 8：将一个质量为 100 公斤的盒子放在地板上，对地板施加一些力。确定地板对箱子施加的力是多少？ （这里 g= 9.81 m/s 2 ）。

回答：

问题 9：定义静止、运动和方向的惯性？

回答：

问题 10：电梯中有两名乘客，他们的质量向下施加 180 N 的力。他们从 207 N 的电梯楼层受到一个向上的法向力。他们以什么速度向上加速？ （这里g=10 m/s 2 ）

回答：